NO315093B1 - Vakuumkloakkanordning og fremgangsmåte for drift av denne - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et vakuumkloakkarrangement for bruk med en kloakkvannavgivende skål.

I vakuumkloakkarrangementer er et kloakkvannavgivende toa-lett eller en WC-skål forbundet med en kloakkledning ved hjelp av en kloakkventil, og et vakuum opprettholdes i kloakkledningen. For å utføre en spyleoperasjon, åpnes kloakkventilen og avfallet eller kloakkvannet i skålen suges inn i kloakkledningen.

Avfallet danner en bevegelig plugg i kloakkledningen, og trykkdifferansen over pluggen driver pluggen gjennom kloakkledningen til en kloakkavgivende tank. I et vanlig vakuumkloakkarrangement strømmer luften for transport av avfallspluggen inn i kloakkledningen gjennom kloakkventilen. Når kloakkventilen lukker, slutter pluggen nesten straks å bevege seg.

To hovedfaktorer bestemmer hvor lenge kloakkventilen forblir åpen. For det første må kloakkventilen forbli åpen lenge nok til at avfallspluggen med en rimelig grad av sikkerhet har beveget seg fra skålen til kloakkledningen. Selv om avfallet under normale omstendigheter nesten mo-mentant presses inn i kloakken, er det vanlig å tillate omtrent to sekunder for at avfallet skal kunne forlate skålen. For det andre er det viktig for riktig funksjon av vakuumkloakkarrangementet at sjansen for at én avfalls-plugg forenes med en foregående eller etterfølgende plugg i avfallsledningen er meget liten, og derfor må pluggen bevege seg en betydelig distanse i kloakkledningen, f.eks. i det minste 10 m, før den stopper. I vakuumkloakkarrangementer som for tiden er i bruk, vil avfallspluggen typisk bevege seg med en maksimumshastighet på rundt 5 til 10 m/s. I et typisk vakuumkloakkarrangement vil kloakkventilen derfor være åpen i omtrent fire sekunder ved hver spyling.

Avfallet vil strømme inn i kloakkrøret umiddelbart etter at kloakkventilen åpner og vil følges av et stort kvantum luft. Dette bevirker betydelige trykkvariasjoner i skålen, spesielt under åpnings- og lukkefasene av kloakkventilen når materiale (avfall eller luft) suges inn gjennom en relativt liten åpning. På grunn av dette oppstår det vanligvis et høyt støynivå. Støynivået er avhengig av trykkdifferansen mellom det indre av skålen og kloakkledningen - jo større forskjellen er, desto høyere vil støyen ha en tendens til å være.

Norsk patent nr. 164.049 viser et vakuumkloakkarrangement med en støyreduserende luftinnløpsanordning som er forbundet med kloakkledningen umiddelbart nedstrøms for kloakkventilen.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forenklet og mer pålitelig versjon av arrangementet vist i NO 164.049.

En ulempe ved vakuumkloakkarrangementet beskrevet i forbindelse med fig. 1 i NO 164.049 er at en vakuumakkumula-tor kan være nødvendig for å gi et tilstrekkelig stort vo-lum under vakuum for riktig funksjon av kloakkventilen og luftinnløpsventilen. Da luftinnløpsventilen åpner etter kloakkventilen og en enkelt styreanordning benyttes for å styre både kloakkventilen og luftinnløpsventilen, er det også nødvendig med en strupning for å forsinke operasjonen av luftinnløpsventilen i forhold til kloakkventilen. Videre vil riktig plassering av utløpet av luftinnløpskanalen avhenge av flere faktorer, og det er ikke mulig å sikre at disse faktorer vil forbli konstante eller vil være de samme fra den ene installasjon til den andre.

Ifølge oppfinnelsen oppnås det en mye enklere og mer pålitelig vakuumkloakkanordning ved å anvende midler for betjening av luftinnløpsventilen i avhengighet av trykket i vakuumkloakken nær kloakkventilen, slik det er angitt i krav l. En fremgangsmåte for drift av vakuumkloakkanord-ningen er angitt i krav 10.

Luftinnløpskanalen kan være lydisolert i en slik grad at luft som strømmer gjennom luftinnløpskanalen ikke vil gi et forstyrrende støynivå. Støynivået av et vakuumtoalett-arrangement ifølge oppfinnelsen kan ytterligere reduseres ved på i og for seg kjent måte å forsyne skålen med et lokk som danner en hovedsakelig lufttett og lydtett luk-ning av toppen av skålen. I dette tilfelle er det fordel-aktig at lokket er laget av relativt tykt lydisolerende materiale. Forskjellige plastmaterialer, spesielt sand-wichkonstruksjoner, er velegnet for dette formål. Dersom lokket danner en tetning, kan luftvolumet inneholdt i skålen være for lite for riktig tømming av kloakkvannet fra skålen, og i dette tilfelle kan ytterligere luft tilføres gjennom et eget rør. Dette rør kan ha en innløpsende som er forbundet med luftinnløpskanalen oppstrøms for luftinn-løpsventilen, men det kan også være et helt adskilt rør. Det laveste støynivå oppnås dersom røret er forsynt med en lyddemper, er lydisolert og har sin innløpsende utenfor toalettrommet. Røret er fortrinnsvis forsynt med en tilbakeslagsventil for å forhindre utslipp av luft fra toalettskålen til omgivelsene.

Forbindelsen av luftinnløpskanalen til kloakken er med fordel tilstrekkelig nær kloakkventilen til at ved normal funksjon av vakuumkloakkarrangementet, vil kloakkvannpluggen som dannes når avfallet strømmer inn i kloakkledningen gjennom kloakkventilen, passere utløpet av luftinnløpska-nalen mindre enn ett sekund etter at kloakkventilen når sin helt åpne stilling, og fortrinnsvis mindre enn 0,5 sekunder etter at kloakkventilen har nådd sin helt åpne stilling. Luftinnløpsventilen kan med fordel åpne mindre enn 2,5 sekunder etter at kloakkventilen åpner, fortrinnsvis mellom 1 og 2 sekunder etter at kloakkventilen åpner, og helst omtrent 1,5 sekunder etter at kloakkventilen åpner. Imidlertid må tidspunktet hvor luftinnløpsventilen åpner velges i forhold til avstanden mellom kloakkventilen og utløpet av luftinnløpskanalen og den forventede beve-gelseshastighet av kloakkvannpluggen slik at luftinnløps-ventilen ikke vil åpne før kloakkvannpluggen har passert luftinnløpskanalen fordi det ellers kan tenkes at riktig transport av pluggen ikke oppnås. Luftinnløpsventilen vil typisk forbli åpen i omtrent 5 sekunder eller mindre. Dette innfører litt mer transportluft i kloakkledningen enn vanlig i konvensjonelle vakuumkloakksystemer. Den økede luftmengde gir større bevegelsesdistanse for en kloakk-vannplugg fra skålen. Kloakkventilen ifølge et vakuumkloakkarrangement betjenes hensiktsmessig ved bruk av vakuumet som foreligger i vakuumkloakken. I et arrangement ifølge oppfinnelsen kan det samme vakuum også benyttes for å betjene luftinnløpsventilen. Dette gir en enkel og pålitelig konstruksjon.

En tilbakeslagsventil bør anordnes mellom kloakkventilens styreanordning og kloakken slik at en trykkøkning i kloakken ikke vil kunne få noen innflytelse på trykket i ven-tilstyreanordningen.

Både i foreliggende beskrivelse og krav skal uttrykket "vakuum" forstås som underatmosfærisk trykk av en størrel-sesorden som er egnet for bruk i et vakuumkloakksystem.

Vanligvis vil trykket i et slikt system være omtrent 38 cm Hg. Uttrykket "atmosfærisk" slik det her er benyttet betyr omgivelsestrykk, og i tilfelle av et fly i flukt kan dette bety kabintrykket.

Oppfinnelsen skal nå beskrives i større detalj ved hjelp av eksempler under henvisning til vedføyede tegninger, hvor: Fig. 1 skjematisk viser, delvis i større målestokk, et ut-førelseseksempel på oppfinnelsen, og Fig. 2 viser skjematisk et arrangement ifølge oppfinnelsen som har flere avfallsmottagende skåler. Fig. l viser en avfallsavgivende skål 1 og en kloakkledning 2 som er forbundet med skålen 1 ved hjelp av en klo-akkventilanordning 3. Det indre hulrom av kloakkledningen 2 holdes under vakuum, som kan være tilveiebragt på i og for seg kjent måte ved hjelp av en vakuumpumpe (ikke vist). En slik pumpe er vanligvis forbundet med den ned-strøms ende av kloakkledningen 2, eller den kan være forbundet med en kloakkvannoppsamlingstank (ikke vist) som ledningen tømmer seg i. Kloakkventilanordningen 3 innbe-fatter en kloakkventil og en kloakkventilbetjeningsanord-ning som åpner kloakkventilen (f.eks. ved bruk av vakuumet) . Forskjellige ventilanordninger av denne type er beskrevet i US patent nr. 3.482.267, 3.807.431, 3.984.080 og 4.376.444.

En luftinnløpskanal 4 åpner inn i kloakkledningen 2 gjennom et utløp 36. En luftinnløpsventilanordning 6 er forbundet med luftinnløpskanalen 4.

En styreanordning 7, som styrer ventilanordningen 3, akti-viseres ved hjelp av en funksjonsimpuls 8. En slik impuls kan komme fra en trykknapp som betjenes av brukeren av toalettet og som f.eks. kan overføres mekanisk, i form av en trykkpuls, eller elektrisk i form av en signalpuls, til styreanordningen 7. Funksjonspulsen 8 kan f.eks. være avhengig av lukking av et lokk 17 på toalettskålen eller av andre faktorer som er relevante for styring av toalettets spyling. Siden disse faktorer også er velkjent i teknik-ken, skal verken dannelsen av en funksjonsimpuls eller må-ten styreanordningen 7 fungerer på beskrives her.

Et generelt prinsipp bak funksjonen av et vakuumkloakkarrangement er at kloakkventilen kun bør åpne når det er tilstrekkelig vakuum i kloakkledningen for effektiv transport av kloakkvannet. For å oppnå dette, tas vakuumet som kreves for å åpne kloakkventilen fra kloakkledningen 2 eller fra et annet punkt av vakuumsysternet. Dersom det til-gjengelige vakuum er for svakt for effektiv transport av kloakkvannet, vil kloakkventilen ikke åpne. I utførelses-eksempelet på fig. 1 blir vakuumet som kreves for betjening av kloakkventilen tilført fra kloakkledningen 2 til styreanordningen 7 gjennom et rør 9 og en tilbakeslagsventil 10. Når styreanordningen 7 mottar en funksjonsimpuls 8, vil den overføre vakuum fra kloakkledningen 2 via et rør 13 til betjeningsanordningen for kloakkventilanordningen, som så åpner kloakkventilen. Samtidig overfører styreanordningen 7 vakuum gjennom et rør 34 til luftinn-løpsventilanordningen 6.

Avstanden mellom luftinnløpskanalens 4 utløp 3 6 og kloakkventilanordningen 3, samt forsinkelsen mellom kloakkventilens åpning og luftinnløpsventilens åpning er slik valgt at ved normal funksjon vil luftinnløpskanalen 4 tilføre luft til kloakken praktisk talt umiddelbart etter at kloakkvannpluggen fra skålen 1 har passert utløpet 36. Da luft for transport av pluggen deretter tilføres gjennom luftinnløpskanalen, behøver kloakkventilen ikke holdes åpen lenger enn nødvendig for å sikre at pluggen har passert utløpet 36.

Når kloakkventilen lukker, suges det ikke lenger luft inn gjennom toalettskålen, og støynivået i denne reduseres. Videre er det slik at når både kloakkventilen og luftinn-løpsventilen er åpen, suges luft inn gjennom kloakkventilen med lavere hastighet, noe som også reduserer støynivå-et .

Hovedstrukturen av et arrangement ifølge oppfinnelsen kre-ver at luft føres gjennom luftinnløpskanalen 4 til vakuum-kloakkledningen 2 når den avfallsavgivende enhet 1 tømmes. Dette reduserer støynivået i betydelig grad, men støynivå-et kan likevel være ubehagelig høyt. Således vil det å

slippe luft inn gjennom en luftinnløpskanal ikke alltid

være tilstrekkelig til å redusere støynivået til en aksep-tabel verdi. Ytterligere forholdsregler kan være nødvendig for å forbedre den tekniske effekt av den grunnleggende utførelse av oppfinnelsen. En egnet ytterligere forholds-regel er å forsyne skålen 1 eller en tilsvarende avfallsavgivende enhet med et lufttett lokk 17. Et slikt lokk bør fortrinnsvis være laget relativt lydtett. Åpning av kloakkventilen kan på i og for seg kjent måte gjøres avhengig av lukking av lokket 17, slik at ventilen kun åpner når lokket er lukket.

Bruk av et lufttett lokk i et vakuumtoalett kan resultere i at mengden av luft som er tilstede i skålen 1 er util-strekkelig for effektiv spyling av skålen, idet spylingen utføres ved å tømme en viss mengde vann i skålen for å hjelpe til å fjerne avfallet fra skålen. Vanntilførselen er vist verken på fig. 1 eller 2. Dersom for lite luft er tilgjengelig i skålen når lokket 17 er lukket, kan proble-met overvinnes ved å forbinde et luftrør 18 med skålen 1. Luft føres inn i skålen gjennom røret 18 og en tilbakeslagsventil 19 uten støy av betydning. Lufttilførselen for røret 18 kan tas fra et hvilket som helst sted, f.eks. fra utsiden av toalettrommet, og kan f.eks. føres gjennom en lyddemper eller lignende innlemmet i ventilen 19.

I utførelseseksempelet vist på fig. 1 er luftinnløpsventi-len 6 og luftinnløpskanalen 4 omgitt av et rør 20 av lydisolerende materiale. Dette rør danner en støydempende luftinnløpskanal som er koaksial med utsiden av kanalen 4. Omgivelsesluft strømmer inn i luftinnløpskanalen som vist ved pilene 15. Luftinnløpsventilen 6 omfatter en membran 30 (f.eks. en gummiplate) som kan bøyes mot og bort fra den øvre ende av kanalen 4 avhengig av trykkdifferensialet mellom kanalen 4 og et styrekammer 32 som er forbundet med et trangt rør 34 som fører tilbake til røret 13. Styrekammeret 32 begrenses dels av membranen 30 og dels av en stiv vegg 38 som membranen 3 0 er forbundet med via et fleksi-belt gummiskjørt 42 og en flens 44. Det fleksible gummi-skjørt 42 presser membranen 30 mot den øvre ende av kanalen 4.

Vanligvis vil trykket i røret 13 hovedsakelig være det som eksisterer i toalettrommet (dvs. normalt atmosfæretrykk eller kabintrykk i et fly), mens det vil være et lavere trykk i kanalen 4 fordi denne er direkte forbundet med kloakkledningen 2, som står under vakuum. Dette resulterer i at membranen 30 holdes i fast tettende kontakt med den øvre ende av kanalen 4. Når styreenheten 7 mottar en funksjonsimpuls 8, leder den vakuum fra kloakkledningen 2 til røret 13. Dette åpner kloakkventilen, og avfallet i skålen 1 trekkes raskt inn i kloakkledningen 2.

Vakuumet i røret 13 føres gjennom røret 34 til styrekammeret 32, og trykket på de to sider av membranen beveger seg derved mot likevekt. På grunn av trykket som utøves av det fjærende skjørt 42 og forskjellen mellom overflaten av membranen som utsettes for trykket i kanalen 4 og overflaten av membranen og skjørtet som utsettes for trykket i kammeret 32, vil imidlertid membranen 30 forbli i kontakt med kanalen 4, og derfor vil luftinnløpsventilen forbli lukket. Når avfallet passerer utløpet 36 av kanalen 4 og følges av luft fra skålen 1, stiger trykket i kloakkledningen 2 og derfor også i kanalen 4, men tilbakeslagsventilen 10 forhindrer en tilsvarende økning av trykket i rø-ret 34. Derved vil membranen 30 kunne løftes fra sitt an-legg mot den øvre ende av kanalen 4, og luft kan strømme inn i kloakkledningen 2 gjennom kanalen 4. Omtrent samtidig med at luftinnløpsventilen åpner, begynner styreenheten 7 å tilføre røret 13 atmosfæretrykk, noe som bevirker at kloakkventilen lukker. Deretter tilføres atmosfæretrykk også til styrekammeret 32, men med en mindre forsinkelse på grunn av lengden av røret 34, og luftinnløpsventilen 6 lukker.

Toalettlokket 17 befinner seg i tettende forhold med kan-ten av skålen 1, og funksjonsimpulsen 8 kan kun tilveie-bringes når lokket 17 er lukket. Når kloakkventilen åpner og avfallet trekkes inn i kloakkledningen 2, suges luft for transport av avfallet inn i skålen 1 gjennom røret 18 og tilbakeslagsventilen 19, og trykket i kloakkledningen 2 bak avfallet forblir nær atmosfærisk.

Utløpet 36 av kanalen 4 er tilstrekkelig nær kloakkventilanordningen 3 til at funksjonen av kloakkventilen direkte induserer funksjon av luftinnløpsventilen 6. Når kloakkventilen åpner, er det således økningen i trykket i kloakkledningen når avfallspluggen fra toalettskålen har passert utløpet 36 som bevirker at luftinnløpsventilen åpner, og når kloakkventilen lukker under innvirkning av styreenheten 7, vil trykkfallet (økt vakuum) i kloakkledningen bringe luftinnløpsventilen 6 til å lukke. Da luftinnløps-ventilen ikke kan åpne før avfallspluggen har passert ut-løpet 36, er det ingen mulighet for at luftinnløpsventilen skal kunne åpne for tidlig og forstyrre pålitelig transport av avfall fra skålen 1 inn i kloakkledningen 2.

Fig. 2 viser skjematisk et arrangement hvor kloakkledningen 2 har flere grener 48 som er forbundet med respektive avfallsavgivende skåler l gjennom respektive kloakkventiler 3. En luftinnløpsventil 50 og en styreenhet 7 er tilordnet hver toalettskål 1 og kloakkventil 3. Arrangementet av hver skål 1, kloakkventil, styreenhet og luftinnløps-ventil kan være som vist på fig. l.

Luftinnløpsventilene 50 fungerer uavhengig av hverandre, slik at f.eks. tilførsel av en funksjonsimpuls til styreenheten 7 tilordnet én av luftinnløpsventilene ikke har noen effekt på den andre luftinnløpsventil.

Det vil forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset til de spesielle utførelseseksempler som er blitt beskrevet, og at variasjoner kan utføres uten å avvike fra oppfinnelsens omfang slik det er definert i de påfølgende krav.

Claims (10)

1. Vakuumkloakkanordning omfattende en kloakkvannavgivende enhet (1), en kloakkledning (2) og midler for i kloakkledningen å utvikle et tilstrekkelig vakuum til å oppnå effektiv kloakkvanntransport i kloakkledningen (2), en normalt lukket kloakkventil (3) som forbinder den kloakkvannavgivende enhet (1) med kloakkledningen (2) , en styreanordning (7) for styring av kloakkventilens funksjon slik at den kloakkvannavgivende enhet (1) ved behov kan tømmes for kloakkvann i denne, og en ventilstyrt luftinnløpskanal (4) for å slippe luft inn i kloakkledningen (2) atskilt fra den kloakkvannavgivende enhet, karakterisert ved at for styring av luft-strømmen gjennom luftinnløpskanalen (4) til kloakkledningen (2) når denne står under tilstrekkelig vakuum for kloakkvanntransport, er det anordnet en luftinnløpsventil (6), hvis funksjon styres av trykkfluktua-sjoner i kloakkledningen (2) slik at luftinnløpsventilen (6) først åpnes når kloakkvannet fra den kloakkvannavgivende enhet (l) har passert luftinnløpskanalens tilkoblingspunkt (36) til kloakkledningen (2) .

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at luftinnløpskanalen (4) er forbundet med kloakkledningen (2) nær kloakkventilen (3) og med et punkt (36) beliggende i kloakkvannets strømnings-retning etter kloakkventilen (3) .

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at luftinnløpsventilen (6) omfatter et ringformet sete som omgir en åpning som står i åpen forbindelse med luftinnløpskanalen (4), et tet-ningsorgan (30) som atskiller åpningen fra omgivelsesluften og som er forskyvbart fra en stilling hvori det ligger an mot setet, til en stilling hvori det er atskilt fra setet, og midler for styring av tetningsorganets (30)stilling.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at midlene for styring av tetningsorganets (30) stilling omfatter et styrekammer (32), som begrenses av en fortrinnsvis fleksibel vegg (42), og midler for styring av trykket i styrekammeret (32).

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at styreanordningen (7) omfatter midler (13) for å formidle vakuum både til kloakkventilens (3) betjeningsanordning og luftinnløpsventilens (6) styrekammer (32).

6. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den kloakkvannavgivende enhet (1) er en klosettskål med et hovedsakelig lufttett, lydisolerende lokk (17).

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at et rør (18) er tilkob-let klosettskålen (1) for tilførsel av luft til skålen når skålens lokk (17) er lukket.

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at røret (18) for tilfør-sel av luft til klosettskålen er forsynt med en tilbakeslagsventil (19).

9. Vakuumkloakkanordning ifølge krav l, karakterisert ved at den omfatter en flerhet kloakkgrener (48) som står i åpen forbindelse med kloakkledningen (2), en flerhet normalt lukkede kloakkventiler (3) som hver forbinder en kloakkvannavgivende enhet (1) med en dertil forbundet kloakkgren (48), styreanordninger (7) for å styre kloakkventilenes (3) funksjon, luftinnløpskana-ler (4) for å slippe luft inn i de respektive kloakkgrener (48) adskilt fra den til kloakkgrenen tilkoblede kloakkvannavgivende enhet (1), hvilke luftinnløpskanaler (4) hver er forbundet med en kloakkgren (48) nær dens kloakkventil (3), og luftinnløpsventiler (50) som hver er tilordnet en luftinnløpskanal (4) for styring av luftstrømmen gjennom hvilken som helst av luftinnløpskanalene (4) til en dertil tilordnet kloakkgren (48) som reaksjon på funksjonen av den til den angjeldende kloakkgren tilordnede kloakkventil (3).

10. Fremgangsmåte for drift av en vakuumkloakkanordning som omfatter en kloakkvannavgivende enhet (1), en kloakkledning (2), en normalt lukket kloakkventil (3) som forbinder en kloakkvannavgivende enhet (1) med kloakkledningen (2), og en ventilstyrt luftinnløpskanal (4) som slipper luft inn i kloakkledningen (2) adskilt fra den kloakkvannavgivende enhet (l), idet luftinnløpskanalen (4) er forbundet med kloakkledningen (2) nær kloakkventilen, karakterisert ved kombinasjonen av følgende trinn: å etablere i kloakkledningen (2) et vakuum som er tilstrekkelig til å oppnå kloakkvanntransport i kloakkledningen (2), deretter å åpne kloakkventilen (3) , hvorved kloakkvann i den kloakkvannavgivende enhet (1) på grunn av atmosfæretrykket innføres i kloakkledningen (2) for der å danne en raskt bevegelig plugg, å innføre luft i kloakkledningen (2) gjennom luftinnløpskanalen (4) umiddelbart etter at kloakkpluggen har passert det punkt (36) hvor luftinn-løpskanalen (4) er forbundet med kloakkledningen (2), å lukke kloakkventilen, og å avbryte lufttilførselen til kloakkledningen (2) gjennom luftinnløpskanalen (4) når kloakkpluggen har passert hele kloakkledningen (2) eller befinner seg i det minste 10 m fra kloakkventilen (3).